物理气相沉积TiN多元涂层和多层涂层的研究进展

综述了近年来物理气相沉积TiN多元涂层和多层涂层的研究 ,并指出通过合理的多元和多层涂层设计 ,TiN多元涂层和多层涂层能克服单一TiN涂层的不足 ,综合不同组元和不同单层的优势 ,从而获得优良的结合强度、硬度、耐磨性和高温性能 。

电弧离子镀TiAlCrN多元涂层的性能研究

利用电弧离子镀技术采用Ti0.5Al0.5合金靶和纯Cr靶在钛合金TC11基片上制备了TiAlCrN多元涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪、高分辨率透射电镜(HRTEM)分析了涂层表面、断面形貌、物相结构及微观结构。测试了涂层的显微硬度,研究了钛合金镀膜样品的耐磨性。试验结果表明,TiAlN涂层添加Cr元素后表现出较强的(220)择优取向,形成(Ti,Al)N和(Ti,Cr)N混合物相结构。透射电镜分析表明,该涂层晶粒细小,取向比较复杂,结构呈混晶排列。TiAlCrN涂层在大气环境中700℃氧化100 h后,涂层保持完整,主要以氮化物的形态存在,对TC11钛合金基体有良好的保护作用。室温干磨损试验表明,TiAlCrN涂层在强度较弱的区域出现片状剥落,且EDS分析表明,磨损过程存在部分氧化磨损的特征。

面向切削刀具的物理气相沉积涂层回顾与展望

高速高精切削加工对切削刀具提出了愈加严苛的性能要求,表面硬质涂层可以显著提升切削刀具的耐磨性和使用寿命,已成为高性能切削刀具研发的关键。本文首先介绍了表面硬质涂层在切削过程中所起到的重要作用,然后综述了目前常用硬质涂层(氮化物、硼化物、氧化物等)及相关物理气相沉积技术的发展脉络和研究现状,最后分析了物理气相沉积刀具涂层存在的研究和应用问题。

TiAlN/Ti多元复合涂层的界面结构

利用多弧离子镀方法 ,在HSS钢基体上沉积了TiAlN/Ti多元复合涂层 ,通过AES、XTEM以及EDS等手段 ,研究了涂层的界面结构 .结果表明 ,在TiAlN -Ti界面、Ti-HSS界面分别存在Ti2 AlN和FeTi界面相 ,Ti2 AlN是在涂镀过程中直接沉积而来 ,而FeTi界面相则是通过扩散作用生成的 ,它的基体中的M有一定的位相关系 .

数控机床主轴的多元复合涂层改性研究

采用低温超音速火焰喷涂方法,实现了40Cr数控机床主轴的Ti-Ni-Cu-Cr-Y多元复合涂层制备,并对涂层进行了表面硬度测试、磨损试验、抗高温氧化试验和抗震性试验的对比和分析。结果表明,与未处理试样相比,低温超音速火焰喷涂Ti-Ni-Cu-Cr-Y多元复合涂层,明显提高了40Cr数控机床主轴的表面硬度、耐磨性、抗高温氧化性和抗震性。其中,表面硬度增加了69%,磨损体积减少了64%,300℃×96 h高温氧化后的单位面积质量增重减小了90%,阻尼本领提高了203%。

热作模具钢CrTiAlSiN多元复合涂层的工业制备及性能研究

采用多弧离子镀工业制备技术沉积CrTiAlSiN多元复合涂层,利用显微硬度计、球痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机、扫面电子显微镜以及能谱仪对涂层基本力学性能、摩擦学特性和显微形貌进行对比分析,跟踪统计了CrTiAlSiN涂层对3种不同材质热作模具工作寿命的实际提升效果。结果表明:CrTiAlSiN涂层厚度5.14μm;硬度HV3421,结合力良好;涂层摩擦系数达到0.762,磨损机理为粘着磨损,耐磨性良好;在3种热作模具表面沉积CrTiAlSiN涂层后,模具工作寿命均得到有效提高,尤其对冷冲压模具效果更显著,可提高工作寿命4倍。

多元复合氧化涂层对定位装置服役性能的影响

首先对某高速铁路接触网定位装置的现场服役失效零件进行了失效分析,结果显示:接触网定位器与定位支座的失效模式属于冲滑复合摩擦磨损失效,损伤形式以剥落和犁削后产生的犁沟为主,磨损机理主要是疲劳磨损和磨粒磨损以及一定的氧化磨损。然后对定位器和定位支座切割取样,并进行多元复合氧化涂层处理对比试验,结果表明:经过多元复合氧化涂层处理后试样表面硬度大幅提高,随着硬度的提高其抗磨粒磨损和塑性去除性能增强;通过对涂层处理后的样品磨痕处进行微观形貌分析发现,多元复合氧化涂层可明显改善材料的抗剥落能力。

多元复合涂层技术在GF6刀具中的应用

多元复合涂层是现代刀具的前沿科技，是传统的物理气相沉积和其他一些新的技术或工艺复合，极大拓宽了单一涂层的研究领域。多元复合涂层刀具在提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本等方面相比单一涂层刀具具有更优的特性，将是当今数控加工领域中重要的刀具品种。这里通过切削实验。讨论了GF6多元复合涂层刀具试拉情况及成本分析。并对涂层刀具的材料种类、特性、切削性能及应用状况进行综合论述。

Al含量对(Ti,Al)N涂层结构性能的影响

(Ti,Al)N是20世纪80年代未期在TiN基础上发展起来的一种新型多元涂层材料。由于加入Al元素,(Ti,Al)N不但硬度、耐磨性优于TiN,而且大大改善了涂层的抗高温氧化性能。综述了Al元素在(Ti,Al)N涂层中的作用机理,以及Al含量对(Ti,Al)N涂层的晶体结构、抗高温氧化、硬度和耐磨性的影响。指出当Ti和Al的比例近似为1:1时,(Ti,Al)N涂层将获得优越的综合使用性能。

TiAlN硬质涂层的研究进展

综述了TiAlN硬质涂层的结构、性能,以及以TiAlN为基的多元涂层和纳米技术涂层的国内外最新研究现状。对TiAlN涂层进行多元化、多层化以及纳米技术的应用是提高该涂层综合性能的方法,也是该涂层今后的发展方向。

超硬纳微米PVD涂层技术在刀具领域的应用及研究进展

介绍了物理气相沉积(PVD)技术的原理、特点和真空蒸镀、溅射镀和离子镀之间的优缺点,从二元涂层、多元涂层、多层涂层和纳米多层复合涂层等4种类别上介绍了PVD涂层技术在切削刀具上的广泛应用。在查阅和整理大量文献资料的基础上,也结合笔者多年从事PVD技术的研究与应用心得,从提高切削刀具的寿命这一重要角度出发,阐述了国内外超硬纳微米PVD涂层技术在切削刀具应用领域的研究进展,并对多元涂层、多层涂层及涂层的纳米化也进行了较为详细地论述。切削刀具表面采用物理气相沉积涂层技术能使刀具获得优异的综合性能,从而显著提高切削刀具的使用寿命,降低生产成本,大幅提高机械加工效率。最后展望了物理气相沉积涂层技术未来将在超硬切削(包括模具钢、淬硬钢等硬度超过HRC55以上的铣削加工)、难加工材料切削(包括高温合金、钛合金、不锈钢等)、石墨和碳纤维等复合材料加工和有色金属的高速切削加工(包括铝合金、铜合金、镍等)的广泛应用。

TiN涂层应用及研究进展

综述了近年来TiN涂层的应用,以及为改善TiN涂层性能而进行的多元合金化、多层涂层方面的研究工作,并指出了TiN涂层的发展方向.

TiCN,TiAlN,TiAlCN涂层研究现状

TiAlCN等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性,从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN添加Al、C元素形成的TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的结构及应用,总结了添加元素Al、C对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的制备方法,包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等,并对多元TiN涂层的未来发展方向进行了展望。

木工刀具用Ti-B-C涂层残余应力研究

采用Ti B2/C复合靶,以M50钢为基底,改变Ti过渡层和Ti-B-C涂层厚度沉积了系列复合涂层,采用XRD方法测试涂层的结构,利用曲率法计算涂层的残余应力。研究表明,Ti-B-C涂层中存在较多的Ti B2晶体,主要择优生长面为(001)晶面。过渡层的存在可以有效减小复合涂层中的残余应力;随着Ti-B-C涂层厚度的增加,复合涂层内的残余应力增加;随着放置时间的延长,复合涂层中的残余应力基本不发生改变。

TiCN,TiAlN,TiAlCN涂层研究现状

TiAlCN等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性,从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN添加Al、C元素形成的TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的结构及应用,总结了添加元素Al、C对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN及TiAlCN涂层的制备方法,包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等,并对多元TiN涂层的未来发展方向进行了展望。

Ti_(1-x)Al_xN涂层的组织结构及Al元素的作用机理

通过不同Al含量的Ti Al粉末冶金靶 ,采用多弧离子镀技术制备了Ti1 xAlxN涂层 .用SEM、XRD、GAXRD以及XTEM等手段研究了涂层的组织结构及Al元素的作用 .研究表明 ,TiAlN涂层呈柱状多晶组织 ,(Ti,Al)N为涂层的主要组成相 ;随着Al含量的增加 ,涂层中的(Ti,Al)N相将减少 ,且其晶格常数将降低 .

Al、Y元素对TiN涂层强化机理分析

刀具涂层技术自研发以来发展迅速,备受人们亲睐,与材料、切削加工工艺并称为切削刀具制造领域的三大关键技术,刀具涂层的发展促进了整个切削行业的发展在很大程度上促进机械行业的发展。涂层技术并非一成不变,而是顺应科技进步,不断地满足人们对于高效率、高质量加工制造的需求。现如今刀具涂层已由最初的TiN等二元发展到现在应用广泛的多元涂层。向传统涂层中掺杂Al、Y等元素,会引起涂层晶格畸变,起到固溶强化作用,大幅提高涂层的力学性能,Y元素的引入,致使涂层晶粒细化,促进Al2O3薄膜的形成,极大地提高了涂层的抗氧化、抗高温及耐磨损性能,涂层承载能力得到提升。

超音速等离子制备多元铝青铜合金涂层的组织

采用超音速等离子喷涂技术将新型多元铝青铜合金粉体喷涂在45号钢基体表面。运用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段分析了涂层的组织特点及元素分布情况。结果表明,超音速等离子喷涂层主要由Cu9Al4、AlFe3、AlFe等相组成;涂层元素分布均匀;超音速等离子喷涂层硬度高于传统等离子喷焊层;涂层的结合强度为59.3MPa。可见,经过工艺参数的优化,超音速等离子喷涂可以制备出类似于多元铝青铜合金的易氧化涂层。

基于磁过滤技术TiAlCN/TiAlN/TiAl复合体系腐蚀及摩擦学性能

本文基于新型的磁过滤沉积技术(FCVA)研究了TiAlCN/TiAlN/TiAl多元复合涂层结构及不同C含量对其防腐耐磨性能的影响.同时使用SEM,XRD,XPS,电化学测试和摩擦磨损设备对其宏/微观性能进行了系统表征.实验结果表明:随C含量增加,C元素的存在形式从TiAlCN固溶相转化为TiAlCN固溶/非晶碳共存.典型的TiAlCN固溶/非晶碳纳米复合结构TiAlCN/TiAlN/TiAl涂层不仅具有超高硬度和高韧性,而且涂层中均匀无特征结构的非晶碳具有优异的自润滑效果,通过结合各层的优势,该结构涂层在3.5%NaCl电化学腐蚀试验中,Ecorr提高了5.6倍,为0.271V,Icorr降低为原来的1/52,为8.092×10^-9 A·cm^-2;在干摩擦实验中,摩擦系数降低了1/3,为0.43,磨损率降低了1/1.4,为1.13×10^-5 mm^3·N^-1·m^-1.